本發明涉及研拋盤制備領域，更具體的說，尤其涉及一種制備梯度功能研拋盤的方法及其制備裝置。
背景技術：
傳統的利用研磨盤或研拋盤的加工方法將研磨和拋光工藝分開，使得由研磨過度到拋光時需要更換研拋盤，加工效率難以提高。同時，當前對研磨盤或研拋盤的制備都是一次性制成圓盤，且盤面磨削性質單一，加工很難達到所需的材料表面質量。
過去的幾十年里，對材料的研究和發展主要集中在均勻材料上，即其整體結構和性能并不隨空間位置而變化。隨著學科的不斷交叉發展，一種梯度功能材料的概念飛速興起。所謂的梯度功能材料，(functionallygradientmaterials，簡稱fgm)是在材料的制備過程中，選擇兩種或兩種以上性質不同的材料，通過連續地控制材料的微觀要素(包括組成、結構和空隙在內的形態與結合方式等)使其成分和組織都呈連續變化的新型材料。
安徽工業大學的研究團隊在2014年發表的sio2/ceo2復合磨料的制備及在藍寶石晶片拋光中的應用中提出了一種采用均相沉淀法制備了sio2/ceo2復合磨料，并用于藍寶石晶片的化學機械拋光，研究結果表明，采用復合磨料拋光雖然材料去除速率略低于單一sio2磨料，但拋光后的藍寶石晶片表面質量得到明顯的改善，能滿足藍寶石作發光二極管襯底的工藝要求。中國兵器工業第五二研究所煙臺分所研究團隊在2014年發表的功能梯度材料的制備技術及其研發現狀中提出了功能梯度材料的研究進展，重點總結了功能梯度材料的制備方法和性能評價，其中特別指出功能梯度材料的彈性模量、熱導率、熱膨脹系數及成分在厚度方向上呈連續變化，并具有可設計性，可針對性地改變各組分材料體積含量的空間分布規律，優化結構內部應力分布。西安理工大學的研究團隊在2014年發表的增強鐵基梯度復合材料的原位生成及其磨粒磨損特性中提出了采用原位反應法在ht300表面制備了碳化鉭增強表面梯度復合材料，并對復合層的微觀結構、物相組成、顯微硬度以及磨粒磨損性能進行了表征，從表面致密層到基體，其組織、成分、硬度分布均呈梯度變化。同時，授權公告號cn103432948b的中國發明專利一種用于軟固結磨粒群生產的封閉式攪拌裝置提出了一種為更好的均勻攪拌高聚物、磨料、固化劑、引發劑等混合物，保證了制備具有梯度功能研磨盤的實現。
這些都表明了設計一種采用梯度式分布的研拋盤對工件進行加工是研磨拋光加工發展的必然趨勢。
技術實現要素：
本發明的目的在于解決梯度研拋盤的制備問題，提供了一種制備梯度功能研拋盤的方法及其制備裝置，其制備效率高，制備效果好。
本發明通過以下技術方案實現上述目的：一種制備梯度功能研拋盤的方法，包括如下步驟：
1)對研拋盤的表面進行梯度劃分，將研拋盤表面劃分成多個磨粒體積比相等的梯度區域，確定研拋盤表面梯度分布中的最大磨粒體積比和最小磨粒體積比；
2)分別配制出最大磨粒體積比的磨粒混合物和最小磨粒體積比的磨粒混合物；將最大磨粒體積比的磨粒混合物放置在第一混合裝置中進行充分均勻攪拌，將最小磨粒體積比的磨粒混合物放置在第二混合裝置中進行充分均勻攪拌；
3)分別通過連接第一混合裝置出料口和第二混合裝置出料口的導流管將混合料導入第三混合裝置中，并且在分別兩根導流管上設置用于控制第一混合裝置出料口和第二混合裝置出料口流量大小的第一流量閥和第二流量閥，通過控制兩根導流管上第一流量閥和第二流量閥的開口大小控制第三混合裝置中磨粒體積比；
4)首先確定第一個需要制備的梯度區域，并將該梯度區域內的磨粒體積比換算成最大磨粒體積比的磨粒混合物和最小磨粒體積比的磨粒混合物的比例，通過控制兩根導流管上第一流量閥和第二流量閥的開口大小控制相應質量的兩種磨粒混合物進入第三混合裝置中；
5)將第三混合裝置中的混合料進行充分均勻攪拌；并在第三混合裝置的出料口下方設置制備臺，將需要制備的研拋盤的基體放置于制備臺內，并在制備臺內設置分別控制研拋盤在x軸向移動、控制研拋盤在y軸向移動和控制研拋盤的基體繞z軸轉動的三臺電機；
6)第三混合裝置的出料口處設置有用于控制該出料口流量和流速的第三流量控制閥；第三混合裝置內的混合料經第三流量控制閥控制流量和流速后經過出料口注塑到研拋盤的基體上，并按照該梯度區域的形狀分別控制三臺電機移動，使得第三混合裝置內的混合料均勻注塑到該梯度區域內，從而完成該梯度區域的制備；
7)通過控制三個電機運動將研拋盤的基體轉動到下一個需要制備的梯度區域內，重復步驟4～6，完成下一個梯度區域的制備；
8)重復步驟7，直至完成整個研拋盤的制備。
進一步的，所述梯度區域為扇形或環形或圓形。
進一步的，所述磨粒混合物包括磨粒、高聚物、固化劑和引發劑。
進一步的，三臺電機均為步進電機。
進一步的，所述研拋盤還沿徑向進行梯度劃分，研拋盤底部至頂部的磨粒體積比呈梯度變化，制備時，通過步驟2～8先進行最底層的制備，再逐層向上制備。
一種制備梯度功能研拋盤的制備裝置，包括第一混合裝置、第二混合裝置、第三混合裝置、導流管、第一流量閥、第二流量閥、第三流量閥、第一電機、第二電機、第三電機、研拋盤、制備臺和控制器，所述第一混合裝置和第二混合裝置分別通過一根導流管連接第三混合裝置，所述第一混合裝置和第三混合裝置之間的導流管上設置有第一流量閥，第二混合裝置和第三混合裝置之間的導流管上設置有第二流量閥，所述第三混合裝置的出料口處設置有第三流量閥，所述研拋盤安裝在制備臺內，第三混合裝置設置在研拋盤的正上方，所述第一電機、第二電機和第三電機均固定在制備臺上，第一電機驅動研拋盤沿x軸方向移動，第二電機驅動研拋盤沿y軸方向移動，第三電機驅動研拋盤轉動，所述第一流量閥、第二流量閥、第三流量閥、第一電機、第二電機和第三電機均與控制器電連接。
本發明的有益效果在于：本發明結構簡單，制備高效，制備的研拋盤上的彈性模量呈梯度式變化，可以根據不同的彈性模量分布完成工件的研磨和拋光，也可以適應各種不同的工件的研磨拋光，提高了加工的效率和加工質量；研拋盤在盤的徑向和軸向呈現彈性模量的梯度分布，可以實現加工工件的按需去除要求。
附圖說明
圖1是本發明一種制備梯度功能研拋盤的裝備的結構示意圖。
圖中，1-第一混合裝置、2-第二混合裝置、3-第三混合裝置、4-第一流量閥、5-第二流量閥、6-第三流量閥、7-導流管、8-制備臺、9-第一電機、10-第二電機、11-第三電機、12-控制器。
具體實施方式
下面結合附圖對本發明作進一步說明：
如圖1所示，一種制備梯度功能研拋盤的制備裝置，包括第一混合裝置1、第二混合裝置2、第三混合裝置3、導流管7、第一流量閥4、第二流量閥5、第三流量閥6、第一電機9、第二電機10、第三電機11、研拋盤、制備臺8和控制器12，所述第一混合裝置1和第二混合裝置2分別通過一根導流管7連接第三混合裝置3，所述第一混合裝置1和第三混合裝置3之間的導流管7上設置有第一流量閥4，第二混合裝置2和第三混合裝置3之間的導流管7上設置有第二流量閥5，所述第三混合裝置3的出料口處設置有第三流量閥6，所述研拋盤安裝在制備臺8內，第三混合裝置3設置在研拋盤的正上方，所述第一電機9、第二電機10和第三電機11均固定在制備臺8上，第一電機9驅動研拋盤沿x軸方向移動，第二電機10驅動研拋盤沿y軸方向移動，第三電機11驅動研拋盤轉動，所述第一流量閥4、第二流量閥5、第三流量閥6、第一電機9、第二電機10和第三電機11均與控制器12電連接。
運用上述一種具有梯度功能的研拋盤的制備裝置進行研拋盤制備的方法如下：
1)對研拋盤的表面進行梯度劃分，將研拋盤表面劃分成多個磨粒體積比相等的梯度區域，確定研拋盤表面梯度分布中的最大磨粒體積比和最小磨粒體積比；
2)分別配制出最大磨粒體積比的磨粒混合物和最小磨粒體積比的磨粒混合物；將最大磨粒體積比的磨粒混合物放置在第一混合裝置1中進行充分均勻攪拌，將最小磨粒體積比的磨粒混合物放置在第二混合裝置2中進行充分均勻攪拌；
3)分別通過連接第一混合裝置1出料口和第二混合裝置2出料口的導流管7將混合料導入第三混合裝置3中，并且在分別兩根導流管7上設置用于控制第一混合裝置1出料口和第二混合裝置2出料口流量大小的第一流量閥4和第二流量閥5，通過控制兩根導流管7上第一流量閥4和第二流量閥5的開口大小控制第三混合裝置3中磨粒體積比；
4)首先確定第一個需要制備的梯度區域，并將該梯度區域內的磨粒體積比換算成最大磨粒體積比的磨粒混合物和最小磨粒體積比的磨粒混合物的比例，通過控制兩根導流管7上第一流量閥4和第二流量閥5的開口大小控制相應質量的兩種磨粒混合物進入第三混合裝置3中；
5)將第三混合裝置3中的混合料進行充分均勻攪拌；并在第三混合裝置3的出料口下方設置制備臺8，將需要制備的研拋盤的基體放置于制備臺8內，并在制備臺8內設置分別控制研拋盤在x軸向移動、控制研拋盤在y軸向移動和控制研拋盤的基體繞z軸轉動的三臺電機；
6)第三混合裝置3的出料口處設置有用于控制該出料口流量和流速的第三流量控制閥；第三混合裝置3內的混合料經第三流量控制閥控制流量和流速后經過出料口注塑到研拋盤的基體上，并按照該梯度區域的形狀分別控制三臺電機移動，使得第三混合裝置3內的混合料均勻注塑到該梯度區域內，從而完成該梯度區域的制備；
7)通過控制三個電機運動將研拋盤的基體轉動到下一個需要制備的梯度區域內，重復步驟4～6，完成下一個梯度區域的制備；
8)重復步驟7，直至完成整個研拋盤的制備。
所述梯度區域為扇形、環形或圓形等不同形態，不管是那種形狀，梯度區域內制備好的粘磨層都可以直接取下，與其他磨粒體積比不同的多個梯度區域內制備出的粘磨層組成整個研拋盤。制備時可以直接制備成一整個梯度分布的研拋盤，也可以制備成梯度區域內的粘磨層可以取下的研拋盤，在實際使用時根據工件的加工要求將制備出的粘磨層重新組合成新的研拋盤。
梯度區域為環形時，制成的研拋盤在工作時需要進行轉動，從而利用環形加工待加工工件；梯度區域為扇形時，扇形的研拋盤工作時不會轉動，待加工工件的裝夾裝置會帶動待加工工件轉動。
所述磨粒混合物包括磨粒、高聚物、固化劑和引發劑。
三臺電機均為步進電機，能夠對研拋盤進行精確的控制。
所述研拋盤還沿徑向進行梯度劃分，研拋盤底部至頂部的磨粒體積比呈梯度變化，制備時，通過步驟2～8先進行最底層的制備，再逐層向上制備。具體制備時，先完成整個研拋盤基體最底層的粘磨層制備，再一層一層的粘磨層堆積形成軸向梯度分布的梯度環，完成梯度徑向分布的研拋盤。
上述實施例只是本發明的較佳實施例，并不是對本發明技術方案的限制，只要是不經過創造性勞動即可在上述實施例的基礎上實現的技術方案，均應視為落入本發明專利的權利保護范圍內。